Φυσικά, δεν εννοούμε την καρέτα-καρέτα, αλλά μια προγραμματιζόμενη ρομποτική χελώνα. Η πρώτη τέτοια χελώνα "γεννήθηκε" το 1969, από τον Seymour Papert, και όπως μπορείτε να διαπιστώσετε στη φωτογραφία που ακολουθεί έμοιαζε με χελώνα περισσότερο στη φαντασία του δημιουργού της, παρά στην πραγματικότητα. Ήταν ένα κινούμενο, πάνω σε μια επίπεδη επιφάνεια, ρομπότ που μπορούσε να προγραμματιστεί με τη χρήση μιας γλώσσας προγραμματισμού που δημιουργήθηκε για αυτό το σκοπό, της γνωστής Logo. Το χελωνορομπότ συνδεόταν με ένα καλώδιο με έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, από όπου δεχόταν τις εντολές για την κίνησή του, ενώ διέθετε και μια γραφίδα για τη δημιουργία σχεδίων στο πάτωμα. Σήμερα, μπορούμε να αποχωριστούμε τα καλώδια, να κάνουμε το ρομπότ συναρμολογούμενο ώστε να μπορούν οι μαθητές μας να κατασκευάζουν οτιδήποτε φανταστούν, να προσθέσουμε προηγμένους αισθητήρες στο ρομπότ μας (ήχου, απόστασης, φωτός κ.ά) και να αφήσουμε τη Logo και να περάσουμε σε μια οπτική γλώσσα προγραμματισμού.

Αν δεν καταλάβατε, μιλάμε για εκπαιδευτική ρομποτική. Η ιδέα της εκπαιδευτικής ρομποτικής εμπνέεται από τον κονστρουκτιβισμό (ή αν προτιμάτε τη θεωρία της κατασκευής της γνώσης του Piaget, 1974) και εστιάζει στον κονστρουκτιονισμό (ή κατασκευαστική χρήση της εκπαιδευτικής τεχνολογίας όπως διατυπώνεται από τον Papert το 1991) ως εργαλείου εποικοδομητικής μάθησης. Εν συντομία, η θεωρία της κατασκευής της γνώσης υποστηρίζει ότι η μάθηση δεν συνίσταται στη συσσώρευση πληροφοριών ή στην ανακάλυψη μιας εξωτερικής πραγματικότητας, αλλά στην οργάνωση των εσωτερικών αντιλήψεων και εμπειριών του ατόμου. Η εποικοδομητική αντίληψη υποστηρίζει ότι το μαθησιακό περιβάλλον θα πρέπει να παρέχει αυθεντικές δραστηριότητες ενταγμένες σε διαδικασίες επίλυσης προβλημάτων από τον πραγματικό κόσμο, να ενθαρρύνει την έκφραση και την προσωπική εμπλοκή των μαθητών στη μαθησιακή διαδικασία και να υποστηρίζει την κοινωνική αλληλεπίδρασή τους. Σύμφωνα με τον Papert, οι άνθρωποι "οικοδομούν" καλύτερα τη γνώση όταν εμπλέκονται ενεργά στη σχεδίαση και κατασκευή (χειρωνακτική και ψηφιακή) πραγματικών αντικειμένων με νόημα για τους ίδιους, όπως κάστρα από άμμο, κατασκευές Logo, προγράμματα υπολογιστών ή μια θεωρία για το σύμπαν.

Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας της εκπαιδευτική ρομποτική, πετυχαίνουμε την ανάπτυξη αναλυτικών και συνθετικών ικανοτήτων, του ερευνητικού πνεύματος και της επιστημονικής μεθοδολογίας. Οι μαθητές αποκτούν χρήσιμες τεχνολογικές δεξιότητες και αναπτύσσουν ομαδικό πνεύμα συνεργασίας. Επιπλέον, η εκπαιδευτική ρομποτική, συμβάλει στη διαθεματικότητα, αφού πέρα από την πληροφορική και τον προγραμματισμό περιλαμβάνει και τους τομείς της τεχνολογίας (σχεδίαση μηχανών, αισθητήρες, ενεργοποιητές), τη φυσική και τα μαθηματικά (απόσταση, γωνίες, χρωματικό φάσμα - φως, ήχοι, άξονες περιστροφής, περίμετροι ροδών κ.ο.κ.). Τέλος, η διαδικασία της σχεδίασης, κατασκευής και προγραμματισμού ενός ρομπότ ενθουσιάζει τους μαθητές και δημιουργεί κίνητρα μάθησης.

Και όλα αυτά με τα αγαπημένα μας (σε εμάς και σε πολλούς μαθητές) τουβλάκια Lego. Το πακέτο που σας παρουσιάζουμε εδώ ονομάζεται Lego Mindstorms ΝΧΤ και προέρχεται από τη γνωστή εταιρεία με τα τουβλάκια. Με αυτό οι μαθητές, αφού σχεδιάσουν, κατασκευάζουν ένα ρομπότ, χρησιμοποιώντας ως κεντρικό δομικό υλικό ένα τούβλο που περιλαμβάνει έναν επεξεργαστή 32bit, μια μικρή οθόνη LCD, ένα μεγάφωνο 8Ω, πλήκτρα ενεργειών, bluetooth, τέσσερις εισόδους και τρεις εξόδους. Γύρω από αυτό, χρησιμοποιώντας τα υπόλοιπα δομικά υλικά (τουβλάκια Lego αλλά και τροχούς, άξονες, ιμάντες κ.ά) συνθέτουν την κατασκευή τους. Σε αυτή περιλαμβάνονται και αισθητήρες που συνδέονται στις εισόδους του κεντρικού τούβλου αλλά και ενεργοποιητές (βηματικούς κινητήρες) που συνδέονται στις εξόδους του κεντρικού τούβλου. Αφού κατασκευάσουν το ρομπότ τους, μένει να το προγραμματίσουν. Αυτό μπορεί να γίνει με χρήση του αντίστοιχου λογισμικού, που επιτρέπει τον οπτικό προγραμματισμό χρησιμοποιώντας την τεχνική drag and drop και την αξιοποίηση έτοιμων προγραμματιστικών τμημάτων με γραφική μορφή, που συνδυάζονται μεταξύ τους. Η μεταφορά του προγράμματος από τον υπολογιστή στο κεντρικό τούβλο γίνεται είτε με τη χρήση καλωδίου USB, είτε μέσω bluetooth. Στη συνέχεια μπορούν να εκτελέσουν το πρόγραμμα στο ρομπότ, χρησιμοποιώντας τα πλήκτρα του κεντρικού τούβλου, και να εξετάσουν τη συμπεριφορά του. Ο κύκλος ανάπτυξης συμπληρώνεται με την επιστροφή στο πρώτο βήμα του σχεδιασμού (αφού κάτι δεν θα έχει πάει καλά, οπότε έχουμε ανασχεδιασμό, ανακατασκευή, αναπρογραμματισμό και αναδοκιμή).

Μοναδικό μειονέκτημα αποτελεί το ότι για να αποκτήσετε το πακέτο εκπαιδευτικής ρομποτικής, πρέπει φυσικά να το πληρώσετε. Επίσημος αντιπρόσωπος για την Ελλάδα είναι η εταιρεία Διερευνητική Μάθηση. Στα site της εταιρείας, η τιμή του πακέτου αναφέρεται στα 319,90€ + ΦΠΑ. Προσοχή, όμως, γιατί πρόκειται για το Lego Mindstorms NXT 1.0 που είναι η παλιά έκδοση του ρομπότ (κωδικός Lego 8527). Η βασική διαφορά με την καινούρια (έκδοση 2.0) είναι στους αισθητήρες που περιέχει. Έτσι, στην παλιά έκδοση θα βρείτε έναν αισθητήρα υπερήχων (μέτρηση απόστασης), έναν αισθητήρα ήχου (μέτρηση decibel), έναν αισθητήρα φωτός (ένταση φωτεινότητας σε κλίμακα του γκρι, χωρίς χρώματα) και δύο αισθητήρες αφής. Επίσης, δεν περιλαμβάνεται ο φορτιστής των μπαταριών που πωλείται χωριστά. Tέλος, δεν περιλαμβάνεται ούτε το λογισμικό για τον προγραμματισμό του ρομπότ αλλά αυτό μπορείτε να το βρείτε και από αλλού. Στον ιστότοπο της Διερευνητικής Μάθησης δεν αναφέρεται τίποτε για την έκδοση 2.0.

Την έκδοση 2.0 του Lego Mindstorms ΝΧΤ (κωδικός Lego 8547) μπορείτε να τη δείτε από το επίσημο site του Lego Mindstorms NXT (μόνο να τη δείτε) ενώ για να την αγοράσετε, εγώ τη βρήκα σε ένα κατάστημα και σε ένα άλλο. Η νέα έκδοση περιλαμβάνει έναν αισθητήρα υπερήχων (μέτρηση απόστασης), έναν αισθητήρα ήχου (μέτρηση decibel), έναν αισθητήρα φωτός που εντοπίζει διαφορετικά χρώματα και μπορεί να λειτουργήσει ως πράσινη, κόκκινη ή μπλε λάμπα και δύο αισθητήρες αφής. Στην έκδοση αυτή, περιλαμβάνεται το συνοδευτικό λογισμικό και ένα δάπεδο δοκιμών (test pad). Δεν περιλαμβάνονται φορτιστής και μπαταρίες ενώ διαθέτει 619 δομικά στοιχεία σε αντίθεση με τα 431 της παλαιάς έκδοσης. Στο συνοδευτικό λογισμικό της καινούριας έκδοσης υπάρχουν οδηγίες για 4 ρομπότ (shooterbot, robogator, color sorter και alpha rex) και 16 προγράμματα.

Ένα ερώτημα που συχνά προκύπτει, είναι πως μπορούν να απασχοληθούν 14 ή 18 μαθητές ενός τμήματος (παραπάνω αρχίζει και δυσκολεύει πολύ) με ένα και μόνο ρομπότ. Αυτό που μπορείτε να κάνετε είναι να χωρίσετε την κατασκευή του ρομπότ που θα φτιάξετε σε τμήματα, που στο τέλος θα συναρμολογηθούν αφού κάθε ομάδα μαθητών αναλάβει να σχεδιάσει και να κατασκευάσει το αντίστοιχο τμήμα. Έπειτα, οι μαθητές, πάλι σε ομάδες, μπορούν να κατασκευάσουν προγράμματα για τα ρομπότ που θα κάνουν διαφορετικές λειτουργίες και να τα δοκιμάζουν όλοι στο ίδιο κατασκεύασμα. Η εκπαιδευτική ρομποτική με το Lego Mindstorms NXT μπορεί να ενταχθεί στο μάθημα πληροφορικής του Γυμνασίου, στα μαθήματα επιλογής του Λυκείου, σε μαθήματα ειδικότητας των ΕΠΑ.Λ., στις ερευνητικές εργασίες αλλά και σε διαθεματικές προσεγγίσεις με άλλα αντικείμενα (τεχνολογία, φυσική, μαθηματικά).

Στις εικόνες που συνοδεύουν το παρόν άρθρο, μπορείτε να δείτε το προγραμματιστικό περιβάλλον του Lego Mindstorms NXT αλλά και ενδεικτικά προγράμματα που κατασκευάζονται σε αυτό. Εν τάχει, να πούμε ότι στο προγραμματιστικό περιβάλλον υπάρχουν δομές επανάληψης, δομή επιλογής αλλά και χρήση μεταβλητών. Περισσότερα προγράμματα και οδηγίες κατασκευών υπάρχουν και στο διαδίκτυο (ενδεικτικά ένα site με κατασκευές και προγράμματα για το NXT). Στη σελίδα του Lego Mindstorms NXT υπάρχουν τα εγχειρίδια χρήσης καθώς και άλλα παραδείγματα κατασκευών και προγραμμάτων.

Τέλος, κάθε χρόνο διαξάγεται και Πανελλήνιος Διαγωνισμός Ρομποτικής καθώς και Παγκόσμια Ολυμπιάδα Ρομποτικής (δείτε την Ολυμπιάδα Ρομποτικής του 2013) που βασίζονται στο Lego Mindstorms NXT.